大侦探福尔摩斯（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）在办案时始终保持着缜密清晰的逻辑，即使面对生死关头也能冷静应对。然而，离开案件后的他却完全是另一副模样，生活古怪而不拘一格，在助手华生医生（裘德·洛 Jude Law 饰）眼中，简直就是个十足的怪人。
福尔摩斯与华生曾亲手将黑暗巫师布莱克大人（马克·斯特朗 Mark Strong 饰）绳之以法。布莱克临死前却留下死亡即是开始的诡异预言。没过多久，艾琳·艾德勒（瑞秋·麦克亚当斯 Rachel McAdams 饰）找到福尔摩斯，请他协助寻找一名失踪者，而她身边还跟随着一个如影随形般令人畏惧的人物。
随着黑暗巫师死而复生的传闻在坊间流传，布莱克的墓地也遭到破坏，更令人惊疑的是，棺材中躺着的竟然另有其人。福尔摩斯再次展开调查，却从一开始便步步惊险。华生医生在调查过程中险些丧命，福尔摩斯也被卷入一连串扑朔迷离的谜团之中。
本片根据莱昂内尔·威格拉姆（Lionel Wigram）创作的著名同名漫画改编。
